CN109292479A - 无人机煤场盘点系统及盘煤方法 - Google Patents

Abstract

一种无人机煤场盘点系统及盘煤方法。目前储煤场的盘煤主要是人工测量、斗轮机式激光盘煤仪测量，从技术、安全和经济分析现有技术精度低、误差大、维护成本高、存在人身安全隐患。本发明组成包括：监控装置（1）、无人机测量平台（8），所述的监控装置包括后台监控系统（2），所述的后台监控系统分别具有无人机地面站软件（7）、测量软件（3），所述的无人机地面站软件连接数据电台A（6），所述的测量软件通过路由器（5）与户外WLAN大功率AP（4）连接，所述的数据电台A通过无线网与所述的无人机测量平台内部的数据电台B（21）连接，所述的户外WLAN大功率AP通过无线网与WLAN通讯模块（11）连接。本发明用于无人机煤场盘点系统及盘煤方法。

Description

无人机煤场盘点系统及盘煤方法

技术领域：

本发明涉及六轴无人机为搭载平台的盘煤技术，融合了传感器技术、微机电系统控制技术、机械电子技术、仿生学、材料学、计算机技术等多门学科技术领域，具体涉及一种无人机煤场盘点系统及盘煤方法。

背景技术：

目前国内露天储煤场的盘煤方法主要包括人工测量、斗轮机式激光盘煤仪测量的方法，从技术分析、安全分析和经济分析的角度将现有技术和本项目研发的六轴无人机盘煤仪技术进行比较，有以下缺陷：

（1）技术分析

人工测量技术受煤堆的几何形状影响大，需归整煤堆形状，且精度低、误差大，激光雷达盘煤测量技术测量距离短、透视几何定位存在测量死角和盲区、受扬尘和大气的光传输效应影响较大，精度一般；

（2）安全分析

使用人工便携式盘煤仪时，需要工作人员爬到煤堆顶部进行煤堆测量，屯煤较多时造成大量人力浪费，且在雨季造成很大人身安全隐患，最终结果精度亦不高；

（3）经济分析

使用人工测量技术进行盘煤时，需要先归整煤堆形状，再人工卷尺测量，工作量大，人工费用高，推土机维护，维护成本高，经济性差，使用激光雷达盘煤测量，过程复杂，工作量大且每次开启都浪费大量电力，行进速度慢，盘煤耗费时间太长，影响配煤上仓，可能导致电厂负荷供电不足，造成不必要的经济损失，同时，由于斗轮机本体结构限制，无法对煤场头部、尾部10米左右的煤堆进行盘制，斗轮机盘煤在盘煤盲区不再堆放煤炭，浪费了大量资源，目前斗轮机固定盘煤仪造价50万元/台左右，成本高，且需对斗轮机、龙门吊等大型机械维护，维护成本高。

发明内容：

本发明的目的是提供一种无人机煤场盘点系统及盘煤方法，采用六轴无人机为搭载平台的盘煤技术是火电厂实现低能耗、精度高、节约能源从而减少排放的一种理想方法，为火电厂核算发电成本提供科学、准确、客观的依据，提高火电厂燃煤管理水平。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种无人机煤场盘点系统，其组成包括：监控装置、无人机测量平台，所述的监控装置包括后台监控系统，所述的后台监控系统分别具有无人机地面站软件、测量软件，所述的无人机地面站软件连接数据电台A，所述的测量软件通过路由器与户外WLAN大功率AP连接，所述的数据电台A通过无线网与所述的无人机测量平台内部的数据电台B连接，所述的户外WLAN大功率AP通过无线网与WLAN通讯模块连接。

所述的无人机煤场盘点系统，所述的无人机测量平台内部分别具有运动控制系统、测量系统，所述的运动控制系统包括遥控器接收模块，所述的遥控器接收模块分别与飞行控制模块、自稳云台连接，所述的飞行控制模块分别与GPS定位模块、气压高度计、无刷电机动力系统、所述的数据电台B连接，所述的遥控器接收模块通过无线网与手动遥控器连接。

所述的无人机煤场盘点系统，所述的测量系统包括所述的WLAN通讯模块，所述的WLAN通讯模块与DSP控制器连接，所述的DSP控制器分别与激光雷达、所述的GPS定位模块连接。

一种无人机煤场盘点系统及盘煤方法，该方法包括如下步骤：

首先六轴无人机盘煤系统主要包括后台监控系统、无人机测量平台和数据传输系统三大部分组成，

（1）后台监控系统，发出信息和处理接受到的信息，无人机地面站软件给六轴飞行器设定飞行航线，测量软件用于综合无人机传输回的位置、距离数据拟合出煤堆的轮廓曲面，通过激光扫描所得离散点的三维坐标积分生成煤堆的三维图，求得煤堆体积；

（2）无人机测量平台，以无人机为载体，依靠差分全球定位系统GPS进行准确定位，通过陀螺仪惯性导航系统完成自主导航，按照航线绕煤场飞行开展盘煤工作，然后自动飞回起飞点，自动降落；

（3）数据传输系统，用于进行后台监控系统和无人机测量平台间的指令传递和信息传输，包括路由器，户外WLAN大功率AP和数传电台；

（4）将激光雷达测距仪和定位模块的标签安装在无人机上，通过室内定位模块的基站，对无人机进行定位，并通过电脑上位机对其进行航线规划，无人机搭载激光雷达按照航线对室内煤堆进行打点扫描，将得到的无人机飞行信息和激光雷达扫描所得的信息传输到单片机上进行处理，并储存到SD卡上，然后将SD卡中的文件导入Matlab端，将煤堆表面有限个轮廓点进行曲线拟合，生成三维图，还原煤堆的形状，并通过编写积分程序来求解煤堆的体积和质量。

有益效果：

1.本发明主要是提供一种无人机煤场盘点系统及其盘煤方法，该系统是传感器技术、微机电系统控制技术、机械电子技术、计算机技术、材料学和仿生学的融合，以无人机测绘的方式更加科学地完成了盘煤工作，充分弥补了旧式盘煤方法的不足。

2.本发明是基于六轴无人机为搭载平台的盘煤技术的应用，无人机飞行器搭激光测距传感器对煤场进行盘量，通过Matlab对数据进行分析合成三维煤场图形，并计算出体积，利用GoogleEarth、差分GPS及精确高度仪对设备进行准确定位，与传统盘煤技术相比较，基于六轴无人机为搭载平台的盘煤技术具有以下优点：（1）技术分析：差分GPS定位精度可以达到厘米级别，采用六轴无人机盘煤可以有效的防止煤堆死角带来的测量误差，相位差激光测距可以达到毫米级，精度较传统盘煤方法大幅度提高；（2）安全分析：无人机盘煤系统大大减少了人员劳动量，避免了人身安全问题，且防止死角误差等，极大地提高了盘煤精度；（3）经济分析：采用无人机盘煤系统，取代了传统的人工盘煤方式，使得在盘煤过程中“无人值班、少人值守”成为现实，大大节省了人力资源和资金支出，全程自动完成，一次仅需要十五分钟，工作量大幅度减小，采用无人机盘煤系统，取代斗轮机固定盘煤仪，28万元/台，且只需一台就可以满足多个煤场使用，可以进行模块化升级，无需整套设备更换，维护成本低，从经济效益分析，六轴无人机盘煤具有很强的优势。

附图说明：

附图1是本发明的总体结构示意图。

附图2是本发明的总体设计流程图。

附图3是本发明煤场的平面图。

附图4是本发明的无人机室内定位工作原理图。

附图5是本发明的无人机盘煤系统工作流程框图。

附图6是本发明的飞行控制部分组成结构示意图。

附图7是本发明的六轴无人机以固定高度H遍历扫描截面示意图之一。

附图8是本发明的六轴无人机以固定高度H遍历扫描截面示意图之二。

附图9是本发明的差分GPS组成基准站的结构图。

附图10是本发明的差分GPS组成移动站的结构图。

附图11是本发明的无人机飞行航线规划示意图。

附图12是本发明的无人机控制显示示意图。

具体实施方式：

实施例1：

一种无人机煤场盘点系统，其组成包括：监控装置1、无人机测量平台8，所述的监控装置包括后台监控系统2，所述的后台监控系统分别具有无人机地面站软件7、测量软件3，所述的无人机地面站软件连接数据电台6，所述的测量软件通过路由器5与户外WLAN大功率AP4连接，所述的数据电台A通过无线网与所述的无人机测量平台内部的数据电台B21连接，所述的户外WLAN大功率AP通过无线网与WLAN通讯模块11连接。

实施例2：

根据实施例1所述的无人机煤场盘点系统，所述的无人机测量平台内部分别具有运动控制系统9、测量系统10，所述的运动控制系统包括遥控器接收模块15，所述的遥控器接收模块分别与飞行控制模块20、自稳云台16连接，所述的飞行控制模块分别与GPS定位模块19、气压高度计18、无刷电机动力系统17、所述的数据电台B连接，所述的遥控器接收模块通过无线网与手动遥控器14连接。

实施例3：

根据实施例1所述的无人机煤场盘点系统，所述的测量系统包括所述的WLAN通讯模块，所述的WLAN通讯模块与DSP控制器12连接，所述的DSP控制器分别与激光雷达13、所述的GPS定位模块连接。

实施例4：

一种利用实施例1-3所述的无人机煤场盘点系统的盘煤方法，该方法包括如下步骤：

首先六轴无人机盘煤系统主要包括后台监控系统、无人机测量平台和数据传输系统三大部分组成，

（1）后台监控系统，发出信息和处理接受到的信息，无人机地面站软件给六轴飞行器设定飞行航线，测量软件用于综合无人机传输回的位置、距离数据拟合出煤堆的轮廓曲面，通过激光扫描所得离散点的三维坐标积分生成煤堆的三维图，求得煤堆体积；

（2）无人机测量平台，以无人机为载体，依靠差分全球定位系统GPS进行准确定位，通过陀螺仪惯性导航系统完成自主导航，按照航线绕煤场飞行开展盘煤工作，然后自动飞回起飞点，自动降落；

（3）数据传输系统，用于进行后台监控系统和无人机测量平台间的指令传递和信息传输，包括路由器，户外WLAN大功率AP和数传电台；

（4）将激光雷达测距仪和定位模块的标签安装在无人机上，通过室内定位模块的基站，对无人机进行定位，并通过电脑上位机对其进行航线规划，无人机搭载激光雷达按照航线对室内煤堆进行打点扫描，将得到的无人机飞行信息和激光雷达扫描所得的信息传输到单片机上进行处理，并储存到SD卡上，然后将SD卡中的文件导入Matlab端，将煤堆表面有限个轮廓点进行曲线拟合，生成三维图，还原煤堆的形状，并通过编写积分程序来求解煤堆的体积和质量。

实施例4：

根据实施例1或2或3所述的无人机煤场盘点系统，其具体步骤和原理如下：

（1）方案介绍：

六轴无人机盘煤系统总体设计架构如附图1所示，主要包括后台监控系统、无人机测量平台和数据传输模块三大部分：

a.后台监控端：用于发出信息和处理接受到的信息。其中，无人机地面软件用于给六轴飞行器设定飞行航线；测量软件用于综合无人机传输回的位置、距离数据拟合出煤堆的轮廓曲面，通过激光扫描所得离散点的三维坐标积分生成煤堆的三维图，求得煤堆体积；

b.无人机测量平台：以无人机为载体，依靠差分全球定位系统(GPS)进行准确定位，通过陀螺仪惯性导航系统完成自主导航，按照航线绕煤场飞行开展盘煤工作，然后自动飞回起飞点，自动降落；

c.传输模块：用于进行后台监控端和无人机测量平台间的指令传递和信息传输，包括路由器，户外WLAN大功率AP和数传电台等；

总体流程设计如附图2所示：以无人机为载体，依靠差分全球定位系统进行准确定位，通过陀螺仪惯性导航系统完成自主导航，凭借激光测距技术实现相对距离的准确测定，最后综合位置、距离数据拟合出煤堆的轮廓曲面，求得煤堆体积。

（2）核心技术：

a. 定位方案：如附图3所示，圆形点为干煤棚的支撑立柱，椭圆点为室内定位基站模块分布点，室内定位硬件模块提供商为科创科技公司，共需要12个定位基站模块，无人机挂载定位模块标签，13个硬件模块共计9100元，同时其配套的软件程序价格为2万元，整个室内定位系统共计29100元，除定位系统的29100元以外，另外还需要一定的研发费用，用于定位系统与无人机盘煤设备接入与联调，该方案的优点为，无人机只需要配备一个定位模块即可实现在多块区煤场全部定位的适用；

电气布线要求：要求设置统一的小型控制电源开断的电气柜，该电气柜可以直接控制所有基站模块系统的电源通断，整个煤场主要由12个定位基站模块构成，安装于干煤棚两边的钢制立柱上（方便更换和调试），距离地面1.5米(建议距离地面1米以上避免遮挡，不建议过高不方便后期维护更换)，详细电气布线及相关费用由电厂评估；

b. 盘煤方案：基于室内定位的无人机盘煤系统由室内定位系统、多旋翼无人机系统、数字采集系统和数据处理系统组成。所述定位模块由12基站，1标签，共13个，多旋翼无人机系统由无人机飞行器一套，数字采集系统由激光雷达扫描仪、STM32单片机、数据储存系统组成、数据处理通过MATLAB软件完成；

c. 飞行控制：六轴无人机飞行进行测量工作需要足够的稳定性，研发足够稳定的飞控模块，利用经典的PID控制算法以及其他适应控制算法是六轴无人机激光盘煤装置项目成功的基础；导航控制的反馈装置为差分式GPS定位模块，定高控制的反馈装置为气压高度计和差分式GPS定位模块的综合数值；

本申请不断试验，研究不同PID参数对于导航控制和定高飞行控制的影响，并且通过理论分析和响应曲线优化PID参数，使之闭环控制达到最佳效果，并能适应多种天气环境；

d. 定高飞行：本申请采用的高度计分辨率可达到分米级，精确度极高，是一个较好的高度反馈传感器，它的工作原理是：通过测量大气压的变化，从而得知高度的变化，它在盘煤过程中向控制器反馈当前的高度信息，一是向飞控反馈高度信息，用以保持飞行器实现定高飞行；二是向盘煤装置的主控芯片提供被测点的高度信息；

e. 差分式GPS定位：差分GPS（differential GPS-DGPS，DGPS）是首先利用已知精确三维坐标的差分GPS基准台，求得伪距修正量或位置修正量，再将这个修正量实时或事后发送给用户（GPS导航仪），对用户的测量数据进行修正，以提高GPS定位精度的技术。本系统虽然是户外作业，GPS定位精度已然很高，但是为了更进一步的提高定位精度，将采用差分式GPS定位。定位精度可以达到厘米级别；

差分GPS需要借助无线数传电台实时将基站的GPS位置坐标和信号发送给移动端，移动端通过数传电台传回来的修正量，并结合本地GPS接收的信号，综合计算得到更加精确的定位坐标值。

f. 激光测距：激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器，重量轻、体积小、操作简单速度快而准确，其误差仅为其它光学测距仪的五分之一到数百分之一；

本系统中激光盘煤仪的工作原理：由主控芯片发出扫描指令，激光盘煤仪收到指令后发出测距激光，同时启动激光仪内部计时器开始计时，启动接收设备接收反射信号，接收到激光发反射信号后停止计时；通过距离公式s=vt(式中：s为距离；v为激光的速度；t为发射信号输出到反射信号收到的时间间隔)可计算出煤堆上某点到激光盘煤仪的距离，然后激光盘煤仪内部处理器将测量数据按SCIPVer．2．0协议进行调制后发送到主控处理器；

g、插值拟合算法的研究：测量软件获取煤堆表面多个离散点，然后通过测量软件进行离散点的拟合，测量软件采用C++语言和Matlab语言混合编程，利用C++强大的面相对象的编程语言和Matlab强大的矩阵运算能力实现了煤堆形状的近似还原，并计算出其近似体积，进而根据其密度得到煤堆的近似质量。

（3）盘煤操作步骤：

a．开机前准备工作：确保无人机电池以及遥控器电池都已经充满，将无人机放置在可以保障飞行安全的水平地面，然后将无人机机翼和桨叶展开，检查机翼卡扣是否卡紧、桨叶是否完好无弯折无裂痕、系统连线是否有掉线或松动，SD卡是否插入在卡槽并确保插紧不松动。

b. 开机:

1) 首先将平板电脑固定、连接在遥控器上，打开平板电脑电源及遥控器电源，并将飞行模式档位拨到P挡，确保平板电脑上的DJI GO APP已经自行打开进入等待连接界面；

2) 打开无人机电源，等待无人机自行开机、自检、自动连接遥控器，直至无人机指示灯变成绿色常亮；

3) 打开激光器的电源开关，并确保激光器工作正常，检查方法：若SD卡未插入或插紧，则控制板蜂鸣器会以较快频率鸣叫；若网线连接异常，则在经过一定时间自检后，控制板蜂鸣器会以较慢频率鸣叫；若工作正常，则不会发出任何声响，并且经过一段时间的启动后，控制板上的绿灯会以1Hz的频率闪烁；

4）等待遥控器连接状态指示灯变绿，表示连接成功；点击DJI GO APP主界面上的“飞行器相机”或者是“进入相机”按钮，进入APP的飞行控制界面；

5）等待APP界面上方飞行器状态提示栏显示绿色的“起飞准备完毕（GPS）”，开机准备完毕。

c. 手动控制规划路径及盘煤：

1）前述各项准备工作完成后，控制无人机起飞（用遥控器左摇杆手动控制或用APP一键起飞），起飞后用遥控器将无人机飞行到指定高度（25米-30米），高度的实时显示位于APP的下方飞行状态参数栏，如附图12所示，其中，D为飞行距离，H为飞行高度，H.S为水平飞行速度，V.S为垂直升降速度，人形图标为无人机与遥控器的距离；

遥控器左右摇杆使用说明：（1）左摇杆前后对应控制无人机飞行高度，向前为升高高度，向后为降低高度，向前或向后的幅度对应升高或降低的速度；（2）左摇杆左右对应无人机飞行方向，左右操作摇杆分别对应无人机朝左转和朝右转，幅度对应转动的速度；（3）右摇杆前后左右对应无人机平移飞行方向，向前对应无人机平移向前飞，向前幅度对应飞行速度，后左右以此类推。

2）将遥控器飞行模式档位拨到F挡，用遥控器右摇杆控制无人机原地右转90度，朝向规划路径的第1个航点；然后用遥控器右摇杆控制无人机水平朝前飞行直至到达第1个航点，再控制无人机原地左转90度，朝向规划路径的第2个航点；

3）在APP上，点击左侧最下方的圆形按钮，弹出飞行模式选择界面，选择航点飞行模式，此时在APP右侧显示航点飞行控制窗口，点击“创建任务”按钮，进入创建航线任务；当前无人机已经位于第1个航点，点击“记录航点（C1）”，可以看到APP在地图对应位置标记1，同时“已记录航点数”显示1。那么第1个航点记录完成；

4）用遥控器右摇杆控制无人机水平朝前飞行至第2个航点，此段飞行距离较长，需要合理控制无人机飞行；到达第2个航点后，控制无人机原地左转90度，朝向第3个航点；点击“记录航点（C1）”，可以看到APP在地图对应位置标记2，同时“已记录航点数”显示2，第2个航点记录完成，以此类推，再记录下3、4、5航点。操作过程中如果有设置不合理的航点，可以点击“删除航点（C2）”按钮进行航点的删除，然后再重新记录被删除的航点；

5）记录完第5航点后，点击“完成”按钮，APP弹出界面，设置“飞行时朝向”为“跟随航线”，设置“飞行任务完成时”为“悬停”，设置合理的“巡航速度”，一般取1m/s-3m/s之间。设置好之后，点击APP右上角的五角星形按钮，收藏下当前设置好的航线数据。然后点击“立即执行”按钮，APP弹出界面提示返航高度，一般设置为30米左右，完成后点击“确定”按钮，遥控器上传航线数据，无人机开始执行巡航任务。立即将遥控器飞行模式档位拨到P挡，无人机停止执行任务并悬停在原地，这一步是为了确保航线数据被保存了起来。之后最好是记录下当前航线保存的时间，以便下次自动飞行的时候调取对应的数据，不至于混淆出错；

6）之后手动控制无人机安全降落到水平地面上，先将起落架降下来以免发生意外，然后用遥控器左摇杆控制无人机高度下降，同时根据地面情况适当地改变无人机的位置以实现安全落地，降落过程注意控制下降速度。无人机降落后，将遥控器左摇杆推到最低，控制无人机电机停转，然后先关闭无人机电源，再关闭遥控器电源。取出存储激光器测量数据的SD卡，更换新的SD卡插入卡槽，或将原SD卡数据备份到笔记本电脑上之后清空SD卡并插入卡槽，作为下一次飞行的准备。

d. 自动巡航盘煤：

1)与手动规划路径时的第一步一样：前述各项准备工作完成后，控制无人机起飞（用遥控器左摇杆手动控制或用APP一键起飞），起飞后用遥控器将无人机飞行到指定高度（25米-30米）；

2)将遥控器飞行模式档位拨到F挡，在APP上，点击左侧最下方的圆形按钮，弹出飞行模式选择界面，选择航点飞行模式，此时在APP右侧显示航点飞行控制窗口，点击“任务收藏夹”按钮，APP显示曾经保存的航线数据及其记录时间，可根据记录时间查找所需的航线记录，或者分别点击各条航线记录，APP会在地图上显示对应航线记录的具体航点设置情况，可根据航点设置情况查找所需的航线记录；

3)选中此次盘煤所需的航线记录，再点击APP最右上角的齿轮状设置按钮，进入该航线的飞行特征设置，依次设置：设置“飞行时朝向”为“跟随航线”，设置“飞行任务完成时”为“悬停”，设置合理的“巡航速度”，一般取1m/s-3m/s之间；

4)然后点击“立即执行”按钮，APP弹出界面提示返航高度，一般设置为30米左右，完成后点击“确定”按钮，遥控器上传航线数据，无人机开始执行巡航任务；

之后，在正常情况下，无须进行任何操作，只需等待无人机完成盘煤任务到达最后的第5航点后悬停。然后将遥控器飞行模式档位切换到P挡，进行手动操作将无人机安全降落在水平地面，过程与手动飞行一致，不再赘述。

（4）飞行注意事项：

a. 必须始终保证无人机在飞行员视野范围内以及无人机与遥控器直线之间无明显遮挡物；

b.确保降落前一定将无人机起落架降下来；

c.若飞行过程中发现在无人机航线上有障碍物威胁到无人机安全飞行，应立即停止飞行并与障碍物保持3米以上的安全距离；当飞机处于自动盘煤的过程中发生这种情况，立即将遥控器切换P挡，夺回无人机控制权进行手动控制；

d.当无人机发出30%低电量报警，应控制无人机尽快在安全地点降落；如果处于自动盘煤过程中发生低电量报警，同样应立即将遥控器切换P挡，夺回无人机控制权进行手动控制并安全降落。

Claims (4)

1.一种无人机煤场盘点系统，其组成包括：监控装置、无人机测量平台，其特征是：所述的监控装置包括后台监控系统，所述的后台监控系统分别具有无人机地面站软件、测量软件，所述的无人机地面站软件连接数据电台A，所述的测量软件通过路由器与户外WLAN大功率AP连接，所述的数据电台A通过无线网与所述的无人机测量平台内部的数据电台B连接，所述的户外WLAN大功率AP通过无线网与WLAN通讯模块连接。

2.根据权利要求1所述的无人机煤场盘点系统，其特征是：所述的无人机测量平台内部分别具有运动控制系统、测量系统，所述的运动控制系统包括遥控器接收模块，所述的遥控器接收模块分别与飞行控制模块、自稳云台连接，所述的飞行控制模块分别与GPS定位模块、气压高度计、无刷电机动力系统、所述的数据电台B连接，所述的遥控器接收模块通过无线网与手动遥控器连接。

3.根据权利要求1或2所述的无人机煤场盘点系统，其特征是：所述的测量系统包括所述的WLAN通讯模块，所述的WLAN通讯模块与DSP控制器连接，所述的DSP控制器分别与激光雷达、所述的GPS定位模块连接。

4.一种利用权利要求1-3之一所述的无人机煤场盘点系统的盘煤方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

首先六轴无人机盘煤系统主要包括后台监控系统、无人机测量平台和数据传输系统三大部分组成，

（1）后台监控系统，发出信息和处理接受到的信息，无人机地面站软件给六轴飞行器设定飞行航线，测量软件用于综合无人机传输回的位置、距离数据拟合出煤堆的轮廓曲面，通过激光扫描所得离散点的三维坐标积分生成煤堆的三维图，求得煤堆体积；

（2）无人机测量平台，以无人机为载体，依靠差分全球定位系统GPS进行准确定位，通过陀螺仪惯性导航系统完成自主导航，按照航线绕煤场飞行开展盘煤工作，然后自动飞回起飞点，自动降落；

（3）数据传输系统，用于进行后台监控系统和无人机测量平台间的指令传递和信息传输，包括路由器，户外WLAN大功率AP和数传电台；

（4）将激光雷达测距仪和定位模块的标签安装在无人机上，通过室内定位模块的基站，对无人机进行定位，并通过电脑上位机对其进行航线规划，无人机搭载激光雷达按照航线对室内煤堆进行打点扫描，将得到的无人机飞行信息和激光雷达扫描所得的信息传输到单片机上进行处理，并储存到SD卡上，然后将SD卡中的文件导入Matlab端，将煤堆表面有限个轮廓点进行曲线拟合，生成三维图，还原煤堆的形状，并通过编写积分程序来求解煤堆的体积和质量。